단백질 칩,DNA 칩

소개글

단백질 칩,DNA 칩에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 단백질 칩 연구동향

2. From Proteomics To Protein-chip

3. From Genomics to DNA Chip

4. DNA 칩

본문내용

한 관계를 유지하고 있으며, 만약 이들 유전자들에 돌연변이가 생기거나 변화가 일어나면 질병이 발생한다. 그러므로 DNA chip을 이용한 게놈 차원에서의 유전자 기능과 변화 및 환경변화에 따른 유전자 발현 모니터링에 대한 연구는 과학 기술적인 측면뿐만 아니라 인류의 건강과 생명의 신비를 해석하는데 아주 중요하다. 그림 10.에 약 2,500개의 효모 유전자를 가진 cDNA microarray chip을 가지고 2% galactose와 glucose에서 각각 따로 자란 효모들의 유전자 발현을 모니터링한 예를 나타내었다.
그림 10. cDNA chip 검색결과(Lashkari D. A. etal, Proc Natl Acad Sci, 1997)
이 실험에서는 galactose에서 자란 효모의 유전자들이 녹색으로, glucose에서 자란 효모의 유전자들은 빨간색으로 합성되었다. 이 두가지 색깔을 띤 유전자들을 섞어서 한 chip에 결합시킨 결과 이와 같은 결과를 얻었다. 이 그림에서 각각의 동그란 점들은 서로 다른 유전자를 대표한다. 녹색을 띠는 점들은 이 유전자들이 galactose 가 주어진 환경에서만 발현되는 것임을 보여주고 빨간색을 띠는 점들은 glucose 가 주어진 환경에만 발현되는 유전자를 나타낸다. 그리고 노란색 점들은 녹색과 빨간색의 보색에 의하여 나타난 것으로 이 유전자들은 두 환경에서 서로 비슷한 양이 발현되는 것을 알 수 있다. 이 방법으로 1:50,000의 빈도로 발현하는 유전자까지 검색할 수 있다. 이렇게 cDNA microarray chip을 사용한 한번의 실험으로 한 환경에만 발현하는 유전자를 찾을 수 있을 뿐만 아니라 발현 정도까지도 알 수 있다. 이러한 지식은 신약 개발이나 유전자 치료 등에도 많은 기여를 할 것이다. 또한 DNA chip은 인간 질병의 원인이 되고 있는 미생물들의 동정을 검색하는 것에도 활용될 수 있다. 이미 많은 질병관련 미생물들의 게놈이 밝혀져 있으며, 앞으로도 계속해서 밝혀질 것이다. 이렇게 밝혀진 염기서열을 바탕으로 DNA chip을 제작하여 미생물의 유전자 검색에 활용하면 현존의 많은 시간과 경비가 소요되는 병원성 세균동정검사의 문제점을 해결한 빠르고 정확한 새로운 검색방법이 개발되리라 사료된다. 이는 임상 의사가 적절한 판단과 치료를 하는데 결정적인 기여를 할 수 있을 것이다. 또한 DNA chip은 산업용 유전자 재조합 동식물 및 미생물 연구, 실험용 동식물 모델 연구, 동식물 검역, 환경변화에 따른 생태학 연구, 식품 안전성 검사, 신약개발, 장기 이식가능 조직 검사, DNA 고고학 등에 활용이 가능하며, 앞에서 언급한 Nanogen chip이 2년 후에는 모든 경찰차에서 용의자 확인에 쓰이기로 결정되었듯이 사람의 ID, 친자확인, 장기 이식 가능 조직의 검사 등에도 DNA chip은 널리 쓰이게 될 것이다.
6) 국내외 연구동향과 발전방향
현재 DNA chip에 관련된 연구의 대부분은 미국에서 이루어지고 있으며, 유럽 일부국가에서 연구가 활발히 진행되고 있다. DNA chip 제작과 응용에 관련된 수많은 벤처 회사들이 생겨났으며, 여기에 기존의 거대기업들이 가세하여 거대 기업화하려는 경향이 보이고 있다. 또한 치열한 DNA chip 개발경쟁에서 생존하기 위하여 DNA chip 제작에 있어서 원천기술을 보유한 회사와 회사간, 또는 관련기술 보유회사간의 전략적 제휴가 가속화되고 있다.
일세대 DNA chip을 시판하고 있는 Affymetrix사는 DNA chip을 이용한 유전자 발현 모니터링 과정에 필요한 소프트웨어와 이와 관련된 장비의 개발을 완료하여, GeneChip이란 상표명으로 DNA chip을 주문제작하고 있으며, Molecular Dynamics사, Hewlett Packard사, Amersham사 등과 협정을 맺어 기술개발은 물론 판매 및 유통에서도 공조체제를 이루고 있다. 그외에도 Packard와 Motorola, Argonne National Laboratory, 그리고 Engelhardt 분자생물학 연구소의 공동연구 및 Synteni의 Incyte 병합 등 기업간 생존 전략이 치열하다. 이들은 DNA chip을 이용한 실험결과를 데이터베이스화하여 이를 유료화하고, 특정유전자에 대한 원천특허를 획득하려는 노력을 계속하고 있는데, 이는 DNA chip이 여러 genome project로부터 축적된 방대한 양의 유전정보를 이용하여 시료를 효율적으로 분석할 수 있는 가장 주목받고 있는 방법이며, 짧은 시간 안에 수십만 개의 유전자 검색이 가능하기 때문이다. 실례로 이미 Incyte사는 DNA chip을 이용한 gene expression monitoring 실험에서 얻어진 데이터를 바탕으로 하여, 인간과 미생물 및 식물 유전자에 대한 정보를 데이터베이스화하여 이를 유료화하고 있다.
국내에서는 작년에 이르러서야 비로소 과학기술부가 주도하는 21세기 프론티어사업의 하나로 인간유전체사업단을 본격 발족시켰고, 산업자원부에서 차세대 생물 산업과제로서 DNA chip 개발사업을 시작하였으며, 몇 개의 생명공학 벤처회사가 DNA chip 사업에 참여하는 등 최근에 이르러서야 활발히 연구에 참여하고 있으나, 미국 및 유럽 선진국에 비해 아직은 기술적으로 초기단계라 할 수 있다. 그러나 국내에서도 이미 어느 수준에 도달한 생화학, 반도체 제조, 산업용 로봇제어, MEMS 등의 기술이 있기에, 이들이 효율적으로 투입된다면 단시간 안에 선진국 수준으로 발돋움할 수 있으리라 사료된다.
DNA chip 관련기술은 선진국에서도 이미 수많은 특허를 보유하고 있으며 기술이전을 피하고 있기에 이에 대한 기술개발은 자체개발에 역점을 두어야 하며 이는 국가 차원에서의 연구개발 투자 및 효율적인 연구체계가 절실히 필요하다. 그러나, 현재 국내에서는 이에 대한 투자를 시작하였으며, 매우 우수한 생물공학 관련 인력을 보유하고 있기에 국내 고유의 DNA chip 개발 및 MEMS, microfluidics 등의 요소기술이 동원된 Lab-on-a-chip 개념의 DNA chip 개발 등 신개념의 DNA chip 제작이 가능하다고 본다.

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